发布时间:2023-07-21 17:13:27
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的化学分子工程样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
在倡导“项目导向任务驱动”教学法的高职院校中,高职文秘专业办公自动化课程在教学改革中也开始在尝试使用“任务驱动教学法”来提升课堂教学的针对性与有效性,提高人才培养的质量。改革的方向虽然有了,但是改革的方法一直还处于探索阶段,怎样对高职办公自动化课程任务进行描述,怎样的描述才能实现模拟现代办公环境,这样的问题一直困扰着高职办公自动化课程的教学设计,影响着课程的教学水平和人才的培养质量。2014年4月,人力资源和社会保障部颁布了《国家技能人才培养标准编制指南》和《一体化课程规范开发技术规程》的试行版,虽然这两个文件是针对高等技师学院的人才培养,但是文件中有关典型工作任务描述表的介绍,却值得所有职业教育机构借鉴。参与两个文件制定的专家朱永亮认为典型工作任务描述包含“四要素”:工作内容、工作主体、工作过程和工作标准。[2]按照四要素划分方法,高职办公自动化课程在采用“任务驱动”教学法时,首先,要结合现代办公环境,确定工作内容,比如“OA办公系统文件”;其次,要针对现代办公环境中人员的关系,分析工作主体,比如“会议信息”任务,要解释和描述在何种情况下会出现此种任务,由谁来安排这一任务,由谁完成这一任务;再者对于现代办公环境中工作过程的要求,要按照咨询、计划、决策、开展、检验、反馈等六个工作步骤,将工作任务的工作过程做出具体化解释和描述;至于工作标准,应该是在课程整体标准下,某一任务的具体标准解释和描述,以让学习者明白任务的标准所在以及验收的标准规定。
二、课程教学准备结合现代办公要求
教师教学准备行为是课堂教学的基础。教师在高职办公自动化课程上基本上要三项准备:一是教师自身的教学理论与原理知识准备;二是教师针对学生学习情况与学习目标做的教学对象准备;三是教师应该做好相应的教学事项准备。在教学准备的三个评价指标中,应该有一个中心的主题就是围绕现代办公要求。在教学准备的理论原理知识指标中,又分为三个二级指标:一是结合现代办公要求,熟悉授课要求,具体涵盖教学步骤设计、突发问题准备、教学目标准备、板书设计准备、课程作业准备;二是按照现代办公要求,对相关教学内容的准备,具体涵盖课程节次之间的衔接准备、知识内容之间的衔接准备和教学内容与办公要求衔接准备、可以拓展的信息内容准备;三是授课知识的准备,具体涵盖在知识体系与能力体系框架下,重点的突出,难点的分散;课程教学标准与教学大纲对当次课程教学的要求;课程教学过程中教学使用教材教参的内容熟悉。在教学准备的学生情况准备方面,相应的子指标包括:对学生动手能力的了解、对学生文秘办公方面创造性思维拓展的设计、对学生个性的预知甚至包括对学生近期情绪了解与把控。在教学事项准备方面,又包括教学方法的准备、教学实践的掌握、教学媒介的运用与教学方式的采用等四个子内容。在教学方法上,要按照现代办公要求决定教学方法的使用,一般建议采用案例教学、实践教学,尽量少用理论讲授,即使采用理论讲授,也要通过案例牵引,运用启发式教学法,提高学生兴趣。在教学时间上,主要是根据课程时限,安排好阶段性教学内容;在教学媒介上,一般采用多媒体方式,还可以通过“职教新干线”,以网络在线视频的方式,与行业企业专业人士进行办公自动化岗位能力知识要点交流;在教学方式上,尽量少用课堂教学方式,倾向于采用模拟环境下的实习实训。
三、课程学习目标为培养现代办公能力
根据文秘行业协会的调研分析,结合相关院校的文秘专业人才培养方案,可以提炼出文秘专业职业能力框架,主要包括语言表达能力、设备使用能力、信息分析能力、综合管理能力、组织公关能力、协调沟通能力等六个方面。高职办公自动化课程之所以成为文秘专业的核心课程,就在于此项课程主要培养学生现代化办公设备使用能力,培养学生掌握OA办公自动化系统、文字处理软件使用、数据分析处理软件使用、演示文案软件使用等,从办公自动化浪潮来看,这些软件的使用,是现代办公必不可少的技术支撑,在某种程度上,一旦这些信息自动化系统瘫痪或者由于操作者不会使用等问题,将可能导致整个现代办公自动化系统不能运转,从而降低办公效率。同时我们也应该看到现代化办公设备的使用能力,其实可以理解为文秘专业其他能力要求的一种拓展与延伸。比如语言表达能力,既可以指一般的口语表达能力,更可以指通过现代办公自动化系统体现出来的文字表达能力;又如信息分析能力,此项能力只有在熟悉熟练使用现代化办公设备的基础上,才能够得到显现;再如综合管理能力,现代化办公设备依托下的综合管理,不再是依托人际之间的交流与传播实现,而是通过网络办公软件甚至手机办公软件等实现,不仅提高效率,也方便相关信息的反馈与集中。因此,综合来看,高职办公自动化课程在目标上既要针对现代办公设备的使用能力培养,更要注重现代办公设备与其他能力之间的联系,拓展学生各方面的能力素质,形成一种综合素养。
四、课程任务实施重现现代办公过程
在分析课程任务描述中,简要介绍了高职办公自动化课程任务的实施。具体在课程任务实施中重现现代办公过程,需要注意的问题有:任务实施的环境、任务实施的主体、任务实施的过程、任务实施的评价等方面。就任务实施的环境而言,高职办公自动化课程教学在安排一定的时间进行课堂理论教学与分析后,应该注意在实训室或者某些单位的办公室中,让学生真实体验办公自动化环境。笔者所在的湖南大众传媒学院每学期都会安排文秘专业的学生,分散到学院各个院系与处室,进行实训,从而让学生在真实环境中体验课程任务。任务实施的主体肯定是学生,而任务实施的主导应该是教师,任务实施过程中主要的参与者应该是真实环境中的文秘人员或者办公人员,教师主导任务主要是联系、协调、沟通,并就学生实训中出现的问题,提供参考意见与建议,学生在任务实施中顶岗充当文秘人员,解决一些力所能及的问题,主要参与者负责分配任务,并在适当的时机提出要求与建议。任务实施的过程严格按照上文阐述的咨询、计划、决策、开展、检验、反馈等文秘办公自动化六个工作步骤,在上一步骤没有完成之前,告诫学生不要轻易进入下一个环节。对于任务实施的评价,主要采用教师、学生及参与者三方评价,三方评价时的比例建议采用3:3:4,以突显文秘职场的真实性与实践性。
五、任课教师要求具备双师教师素养
1、生物技术专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技术的基本理论、基本知识、基本技能,能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。
2、无机化学、有机化学、分析化学、植物学、动物学、生物化学、微生物学、药理学、药物分析学、遗传学、分子生物学、细胞生物学、免疫学、植物组织培养、生化分离技术、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等。
3、主干学科:生物学、医学、农学。
4、核心知识领域:生命的化学分子基础,细胞的结构、功能与重大生命活动,生物体的结构与功 能及生物多样性,微生物的特征与代谢,生物的遗传与进化,生物与环境,生物技术的原理与应用。
(来源:文章屋网 )
关键词:生石灰的历史 生石灰的用途 质量指标
中图分类号:P642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(b)-0-02
1 生产生石灰的历史
生石灰原料分布广,生产工艺简单,是人类使用较早的无机胶凝材料之一。我国最早的石灰窑,发现于广东省英德市,经中科院广州地球化学研究所对该窑址窑壁所进行的热释光测试,推断距今1580±100年,南朝末期,大约公元6世纪,我国就开始生产、使用石灰了。
2 生产生石灰的原料
石灰岩、白垩、白云质石灰岩、贝壳等都可作为生产生石灰的原料。石灰岩是生产生石灰的主要原料,用于烧制生石灰的石灰岩在地质行业称为制灰灰岩。石灰岩的主要矿物由方解石、白云石组成,根据二者在岩石中含量的多少,岩石名称有所变化,见表1。
石灰岩中含有微量的菱镁矿及其他碳酸盐矿物,还有其他一些杂质,主要为:氧化硅;磁铁矿、赤铁矿;硅酸铝(粘土、长石、云母)。
2.1 方解石矿物特征
化学组成:分子式CaCO3,CaO 55.96%,CO2 43.97%。Ca常被Mg、Fe、Mn所置换,有时还含有少量的Pb、Zn、Sr、Ba等。遇冷稀HCl剧烈起泡。
结晶形态:三方晶系,晶体常呈柱状、板状、菱面体、复三方偏三角面体等;集合体常呈晶簇状、粒状、块状、土状、多孔状、钟乳状、鲕状、葡萄状等。
物理性质:无色或白色,有时被Fe、Mn、Cu等元素染成浅黄、浅红、紫、褐黑色;玻璃光泽;透明;解理平行菱面体{10,1}完全;断口参差状;硬度3(摩氏硬度);比重2.6~2.8。
2.2 白云石矿物特征
化学组成:分子式CaMg(CO3)2 ,CaO 30.41%,MgO 21.86%,CO2 47.73%。经常有Fe2+、Mn2+类质同象混入物。遇冷HCl缓慢起泡。
结晶形态:三方晶系,晶体常呈菱面体,晶面常弯曲成马鞍状;有时发育成柱状或板状。集合体常呈粒状。
物理性质:无色,白色或灰色,含铁者为黄褐或褐色,含锰者可显浅红色;玻璃光泽;解理平行菱面体{10,1}完全,解理面常弯曲;硬度3.5~4(摩氏硬度);性脆;比重2.85。
3 生石灰的生产
原始的石灰生产工艺是将石灰石与燃料(木材)分层铺放,引火煅烧一周即得。现代则采用机械化、半机械化立窑以及回转窑、沸腾炉等设备进行生产。煅烧时间也相应地缩短,用回转窑生产石灰仅需2~4 h,比用立窑生产可提高生产效率5倍以上。近年来,又出现了横流式、双斜坡式及烧油环行立窑和带预热器的短回转窑等节能效果显著的工艺和设备,燃料也扩大为煤、焦炭、重油或液化气等。
将主要成分为碳酸钙的天然岩石,在适当温度下煅烧,排除分解出的二氧化碳后,所得的以氧化钙(CaO)为主要成分的产品即为石灰,又称生石灰。在煅烧过程中,碳酸钙、碳酸镁与硅酸盐矿物被热分解为氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)与二氧化碳(CO2)气体和二氧化硅(SiO2)晶渣。
4 生石灰
是一种气硬性无机胶凝材料,主要成分氧化钙(CaO),次要成分氧化镁(MgO)。
4.1 氧化钙
化学分子式:CaO;分子量:56.077。白色(或灰色、棕白),无定形。不透明。比重:3.32~3.35。耐火难熔,熔点:2572 ℃,沸点:2850 ℃。有腐蚀性。与水反应生成氢氧化钙并产生大量热,溶于酸类、甘油和蔗糖溶液,几乎不溶于乙醇。
4.2 氧化镁
化学分子式:MgO;分子量:40.304。白色或淡黄色粉末,无臭、无味,比重3.58。熔点2852 ℃。沸点3600 ℃。有腐蚀性。与水结合生成氢氧化镁,但极易溶于稀酸,不溶于乙醇。
5 制灰灰岩质量指标的探讨
石灰中产生胶结性的成分是有效氧化钙和氧化镁,其含量是评价石灰质量的主要指标,此外,还有未消化残渣、二氧化碳含量的要求。
在煅烧过程中,形成的二氧化硅(SiO2)晶渣、未分解的碳酸钙以及原料中游离的二氧化硅(SiO2)是未消化残渣的主要成分;如果生产工艺科学,未消化残渣的主要成分是二氧化硅(SiO2)。
5.1 建筑生石灰的质量指标
石灰的生产、使用历史悠久,但是在地质矿产勘探行业却没有统一的质量要求,河北省保定地质工程勘查院最早在2004年对河北省易县的一些制灰灰岩矿区进行了勘探,当时依据国家标准《建筑石灰》(GB1594-79)三等钙质生石灰的品质指标有效钙+氧化镁含量不小于70%,以及石灰厂家生产实践经验,计算出制灰用石灰岩矿石质量要求CaO+MgO≥47%。
目前,建材行业使用的标准是1993年02月01日实施的《建筑生石灰》(JC/T479-92),该标准实施之日起,原国家标准《建筑石灰》(GB1594-79)作废。
在《建筑生石灰》(JC/T479-92)中,规定:
(1)分类:按化学成分钙质生石灰MgO≤5%,镁质生石灰MgO>5%。
(2)等级:建筑生石灰分为优等品、一等品、合格品。
(3)技术要求,见表2。
云质石灰岩中白云石最高含量是50%,那么方解石含量也是50%。根据以上2个化学反应式,可推算出1 t云质石灰岩可烧制出0.541 t生石灰(CaO+MgO),MgO占20.1%。从而可知烧制1吨生石灰的需要云质石灰岩1.848 t(1/0.541=1.848)。
依据生石灰矿山生产实践,烧制1吨生石灰需要石灰岩约1.95 t。
5.2.2 灰灰岩的质量指标的确定
由《建筑生石灰》(JC/T479-92)规定的建筑生石灰技术指标可知:镁质生石灰合格品对CaO+MgO要求最低,CaO+MgO的含量不小于75%。
CaO+MgO的量在制灰灰岩烧制成生石灰的过程中不变,设CaO+MgO在制灰灰岩中含量为x,1吨合格品的镁质生石灰CaO+MgO不小于75%。则利用代数式1.9x=1×75%求出的x值,是制灰灰岩中CaO+MgO的最小值。同理,可计算出制灰灰岩烧制钙质生石灰、镁质生石灰不同等级的生石灰的质量指标;钙质生石灰MgO≤5%,可计算出制灰灰岩烧制钙质生石灰MgO含量限值。
在理想的生产生石灰的过程中,未消化残渣的主要成分是SiO2,利用上述原理可计算出制灰灰岩SiO2含量限值。
制灰灰岩质量指标见表3。
6 结语
制灰灰岩质量指标主要是根据《建筑生石灰》(JC/T479-92)规定的建筑生石灰技术指标及化学反应式进行推算,参考了生石灰矿山生产实践的数据,没有进行实验室实验,不当之处在所难免,希望广大的业内人士批评指正。
参考文献
[1] 中华人们共和国建材行业标准.建筑生石灰(JC/T479-92).本标准由湖北省黄石市建材化工总厂负责起草.
如何让学生们关注《有机化学》这门学科的重要性,我认为应从以下几个方面开始着手。
1.1从意识形态注重有机化学的重要性为了让学生从一开始就意识到《有机化学》的重要性,针对医学专业的学生,我觉得第一堂课不是讲授专业知识,而是强调有机化学和医学专业的密切关系,但只是一味强调其重要性不会让大多数学生信服和重视。应该通过一系列理论知识和真实事例来论证有机化学甚至化学对医学发展的关键作用。首先从生命科学的起源讲起,化学是从分子水平研究物质世界的科学。所有生物都是由分子构成的,生命运动的基础是生物体内各色各样的化学反应。一直以来,生命科学一直在以化学的视角和方法来进行研究。直到20世纪50年代,才真正诞生了第一门用化学理论和方法研究生命活动的交叉科学——生物化学。当以化学方法研究生命活动发展到化学分子层次时,又产生一门前沿学科——分子生物学。20世纪80年代末,有机化学家把研究重点转向生物生理机能方面,这意味着有机化学和生命科学的交叉融合又产生了一个新的领域——化学生物学。化学可使生命科学能够在分子层次上进行定量分析的科学,使得很多生命过程和现象可以用生物体内的化学反应来很好的进行阐述。化学在生命科学中的作用和所扮演的角色越来越重要,生命科学之所以与化学密不可分,是因为它为生命科学提供了一种能够精确描述及阐明其生命过程和现象的语言——“化学语言”。诺贝尔生理或医学奖获得者科恩贝格曾经这样形象的描述化学和生命科学的关系——“如果用化学语言来表达,大多数生命现象都可以合理解释。化学语言能够说明我们是从哪里来的,我们是什么,以及我们将要到哪里去。”目前,生命科学已经发展到一定的高度,已经从化学领域完全独立成一门完整学科,包括生物化学、细胞生物学、分子生物学、酶工程、基因工程等研究中,无论哪门学科中化学理论和方法的使用无处不在,化学正在成为生命科学各学科的共同语言已成为无可争议的事实。
1.2注重有机化学和医学交叉教学在《有机化学》讲授过程中,除了要把有机化学的概念、原理和反应机理阐述明白外,还要在每一章节的讲授过程中介绍一下化学对医学发展的重要性,用实例来证明化学是医学发展必不可少的工具。例如:旋光异构这一章,对于有机化学背景相对比较薄弱的医学专业学生来说,理解起来比较吃力,关键是有些学生认为这一章并不是特别重要,为了防止这一现象发生,可以通过一个镇静药—沙利度胺,这一实例来证明这一章的重要性。沙利度胺又名反应停,其成分是两个对映异构体的混合物,可缓解孕妇的妊娠反应。但是欧洲很多服用此药的孕妇产下了海豚状畸形儿,成为震惊国际医学界的悲剧。科学家后来研究发现,沙利度胺的两个对映异构体中只有R型对映体具有缓解妊娠反应,然而S型对映体是一种导致婴儿畸形作用。同这一实例的介绍,学生会认识到旋光异构的重要性,可以激发学生学习的兴趣和动力。
1.3激发学生对有机化学的兴趣单纯的课堂教学还不足以激发学生对有机化学的学习兴趣。通过与学生的交流。在课堂教学中,我发现很多医学专业的学生对有机化学实验过程充满了浓厚的兴趣,利用这一点可以定期安排医学院学生到我们化工学院实验室进行参观,让学生了解真实化学实验情况,对有机化学从感官上有一个直观的印象,从而有可能对有机化学产生一定兴趣。对于对化学实验确实感兴趣的,可以对这样学生量身定造一些与医药相关的实验,让其体验一下一个药物从不起眼的原料制成价格昂贵药物的真实过程。通过上述实验操作的训练,如果一部分学生会逐步掌握有机化学实验的基本技能,并且自身对有机化学产生浓厚的兴趣。这时可根据学生自身的兴趣爱好,制定导师一对一指导制度。即一个或几个学生配备一个导师,从实验题目的拟定到实验具体执行,进行亲自指导。确实在化学领域显示出卓越才能的学生,可以推荐考取有机化学专业的研究生,这样具有医学背景,对化学兴趣浓厚的学生,更可能在医学和化学交叉学科产生意想不到的科研成果。
2结论
他是鲁先平,深圳微芯生物科技有限责任公司总裁,他温文尔雅、彬彬有礼的外表下,有一颗滚烫的心,执著于斯,虽九死其尤未悔。
20世纪90年代,鲁先平在美国学业有成,事业顺利:在一家药物公司北美研发中心研究部担任负责人,领导和组织新颖化学分子的设计和合成、新药筛选、临床前研究以及临床I期的研发。
原本可以在美国过着非常舒心的生活,但他却把视线投向了祖国。“当时,中国在20年的改革开放后,许多产业都得到了迅速的发展,唯独在医药领域,几乎停滞不前。”鲁先平回忆,国内有非常优秀的科学家,有巨大无比的市场和良好的制药基础结构,医药产业不应处在生态链的最底层。
1999年,在美国的一次留学生聚会上,他与朋友谈起中国医药行业现状时,第一次萌发了“要为国家医药产业发展做点什么”的想法。
2000年,鲁先平家中,5位来自不同领域的年轻中国学者将手握在一起,决定回国“用自己的知识改变中国原创药产业的现状”。
回国创业最大的困难并不是技术,而是资金捉襟见肘。2001年,微芯生物拿到了第一笔5000万元的风险投资,但对于原创新药研发而言,无疑是杯水车薪。
在全球制药行业中,原创新药研发是一个高投入、长周期的产业。一个新药研发周期可能长达10~15年。这期间还伴随着研发失败的高风险。
“新药研发周期长、投入大,加上早期没有漂亮的财务数据,公司融资遇到很大困难。”鲁先平回忆,2005年,由于融资困难,包括鲁先平在内的所有人工资都减少了一半。当初共同创业的5个人中,有两位因经济压力,不得不选择了离开。
为了给自己造血,2006年,微芯生物决定将其正在研发中的西达本胺在国外进行专利授权。由于研发并未进入临床阶段,授权太早,微芯的授权收益有限。不过这却让企业得以生存。
渡过难关的微芯生物,在产品开发进入风险可测阶段后,投资价值逐渐得到认可,至今已经历6轮融资。
2015年1月,微芯生物在深圳召开新闻会,对外宣布:中国自主知识产权的原创抗癌新药西达本胺获准全球上市。这意味着中国有了自己原创的抗癌新药,中国药物研发已从仿制、高仿,逐步走入与发达国家同水平甚至超前的独立创新阶段。
――引自郭海清《化学咏・化学总论》前半段
博雅塔下,未名湖畔,有这么一首有关于化学的诗在燕园深处回荡。诗的作者是北大化学与分子工程学院副教授郭海清。
仰望北大百余年历史星空,名师荟萃,星光灿烂,包罗万象。而作为我国化学研究的重地,100多年来,北大化学学科在教学与科研上取得了辉煌成就,先后吸纳和涌现出许多在学界领衔的著名学者。
与这些著名的学者相比,郭海清更愿意将自己称为科海中的一“粟”,普通化学科技工作者中的一员。虽然渺小,但一直努力以科研先辈为榜样,在专业科教领域发挥着自己的一份光,一份热。“站在巨人的肩膀上”,他一直践行北大“勤奋、严谨、求实、创新”的学风,快乐埋首于奇妙的化学分子研究世界之中,立志创新,力戒浮躁,一步一步走出了特色,展现了一名身在燕园的普通化学教研工作者应有的风采。
扎实创新演绎化学之美
人类识吾路漫漫,前仆后继恒向前。金石三黄仙丹炼,未成神仙寿命完。原子分子本质现,崭新世界换人间。能源材料环生命,我为基础竞争妍。
――引自郭海清《化学咏・化学总论》后半段
一首诗,一生情。对于自己将从事一生的化学事业,郭海清总是投以极大的热情。在他看来,这一学科正如诗中所诠释的,虽“历尽沧桑”,但其地位和作用终会显现:“自从人类认识了化学的本质即原子分子论建立以来,人类避害兴利,合成得到了原来世界上没有的很多新物质,改变了世界的面貌,真像是‘换了人间’”。
那么,化学的奇妙作用在哪里?从古时候的炼丹炉,到四大发明之一的火药;从蒸馏水的应用到香水的制作……在中华民族五千年的历史里,化学就像是一剂“催化剂”,催化着人类社会文明的不断进步。当历史的车轮驶向现代文明社会,如今的化学学科已经建立起日益精细而齐备的研究体系。
在郭海清的高分子及复合材料化学研究世界里,即包含有用来作生物医学荧光标记,用于肿瘤等疾病和食品农药残留等检测、开发平板显示技术、制作太阳能电池等应用的发光半导体纳米材料研究;也可以包含有用作表面修饰剂和香料原料等应用的新型巯基酸有机分子研究……随着研究日益深入,新型显示和照明技术――有机电致发光器件(OLED)用发光材料、新型高分子材料及其合成技术等研究逐渐成为相关领域的研究热点,而郭海清置身于学科发展的“风口浪尖”,带领着他的团队实实在在地“翱翔”、探索其中,收获了陶醉科研带来的成就感,多年致力创新,换来了硕果满园。
在水溶性发光量子点的研究中,他和他的团队水相直接合成的CdTe等水溶性量子点,其发光量子效率达80%以上,在同类方法产品中处于世界领先水平。目前相关产品正在进行市场化推广中,具有良好的市场前景。单从各种现有试剂盒来说,如果能用量子点代替现有的有机染料技术,市值在亿元以上。值得一提的是,在合成CdTe等水溶性量子点的关键试剂研究中,郭海清及其团队的新型巯基酸有机分子研究技术也走在了世界前列;
在OLED用发光材料研究中,郭海清及其团队设计合成的二嗪类(6元芳环中含有两个N原子)配体Ir(III)配合物,突破了现有国内外此类材料的专利限制,其发光性质优异,可望用于OLED市场;
在高分子合成方面,他们探索了新的高分子合成方法,提出了用超分子组装体为结构单元的“高分子板块构筑法”,合成了“分子型”可溶无机/有机复合发光材料;另一方面,发展了“自由基/正离子转化聚合”方法,用该方法合成了一系列新型嵌段、接枝和星型共聚物……
就这样,靠着扎实从研,创新以求突破的精神,郭海清及其团队攻克了一座又一座“高山”,为推动我国高分子及复合材料化学研究走在国际前沿贡献了一己之力。其中,他们历尽10余年潜心研究发展的高分子可控合成方法-自由基/正离子转化法在科学和应用方面均具有重要意义。上述结果发表在国内外核心期刊上的论文有48篇,取得中国发明专利(授权)3项。
科学探索永无止境。虽然在创新方面有所收获,但郭海清和他的研究同伴们心里很清楚,这是一条漫长的科研道路,中国要想在这条道路上不至落于人后,就必须时刻保持追赶的姿态。以半导体芯片集成电路用光刻胶研究为例,目前我国在光刻胶生产方面较国际上落后很多,北京大学北京分子科学国家实验室(筹)高分子及复合材料化学研究团队近来发展了一种高分子合成的新方法-CTCR聚合,采用CTCR聚合合成了新型的248nm光刻胶中的成膜树脂。这一自主创新的突破为打开我国光刻胶市场奠定了坚实基础。在此基础上,郭海清及其团队意图寻求更大的突破,他有一个并不遥远的“梦”:欲寻高分子树脂合成企业或光刻胶生产企业,进一步研发、中试、直至生产。
“能源材料环生命,我为基础竞争妍。”正如郭海清诗中所说,化学作为一门中心学科在医学、生命科学、材料、能源与环境等诸多领域绽放了绚丽的风采。为将化学之魅力发挥得更加淋漓尽致,郭海清和他的科研同伴还将会继续追索。
薪火相承期盼桃李芬芳
桃随绿叶风中舞,李伴青枝雨里吟。芬自心间袭肺腑,芳飘万里醉鬼神。
――郭海清《化学咏・总结――愿》
一首“桃李芬芳”的藏头诗,将郭海清对于“园丁育人”这份职业的深厚感情展露无疑。他用这首诗鼓励学生要能历尽风雨,做到真诚豁达,期待他们有朝一日能成为对社会有用之材。
薪火相承是北大历来重视的传统,而郭海清正是这一传承的受益者。三十多年前,他突破千军万马,成为北大燕园化学系莘莘学子中的一员,沐浴在浓厚的学术氛围中,聆听恩师教诲,吸取深厚积韵精华;三十多年后,昔日学子摇身一变成为反哺学校的“园丁”,力求以恩师为榜样,同样以严谨从研,平和做人的态度“撒播阳光”“孕育桃李”。
“读万卷书行万里路”,郭海清的经历证明了这一点。从最初置身北大绿荫先后获得学士和硕士学位;到在河北化工学院(现合并为:河北科技大学)从事长达7年的基础教研工作;再到跨出国门,远赴日本大阪大学理学研究科攻读博士,并担任理学部教员。在外辗转数年,郭海清为自己累积了丰富的人生经验和坚实的专业理论及实践基础。正因如此,他更明白“寓教于乐”的道理,自从1997年回到北大从教以来,他一直努力践行这一任教方式,逐渐形成了自己作为一名教师固有的特色。
【关键词】光伏材料;有机聚合物;器件
在当今全球能源高度紧张的背景下,由于高科技的快速发展,对太阳能发电领域的科技开发已经成为一个标志性起点,对光伏效应的太阳能电池的充分利用是当今高科技发展背景下清洁能源利用的根本目的,同时也是现代较热门的研究对象,原因在于传统无机材料的太阳能电池生产工序较为复杂,生产成本较高,设备较为昂贵,材料的选择不够便利,并且能量转换效率不理想等一系列原因,导致其发展受到了阻碍。
目前,光伏电池的发展方向主要有:进一步使太阳能电池性能得到改善、降低太阳能电池的制造成本,同时还要重视减少因大规模大批量的生产给环境带来的不利影响。近几年,由于导电聚合物的研究与开发,大大提高了开发低成本的有机聚合物光伏电池的可能性,有机光伏电池的主要具备有机化合物种类多样化,有机分子的化学结构较容易修饰,化合物的提纯与制备的加工工序较简便等主要优点,同时还较容易制造柔性器件、特别形状的期间以及大面积器件等,然而当前有机光伏太阳能电池与传统的无机太阳能电池相比,其光能与电能之间的转化能力还处于劣势,所以,其研究的重点是在于如何提升有机光伏电池的光电转换率。有机光伏太阳能电池与传统的无机碳杨能电池的工作原理较为相近,二者都是以半导体界面的光能福特效应为基础进行发电工作。
在当前的太阳能电池中,传统的无机太阳能电池在理论及研究方面发展较为成熟,然而有机半导体光伏太阳能电池依然处在理论构思和研究过程当中。
一、有机光伏材料的介绍
有机光伏材料与无机材料的基本区别在于有机光伏材料中的光生激子之间具有强烈的束缚作用,一般都是紧密的束缚在一起,通常不会出现自动分离而形成单独的电荷;其电荷是通过跳跃的方式在规定区域内进行分子传输工作,并非带内传输,因而其迁移率较低;相对于太阳光光谱来说,对于光的波长吸收范围较为狭窄,但其吸收系数很高,100纳米的薄膜就可以收集到较强的光密度;有机材料一般在有水条件下与有氧条件下处于不稳定状态;对于其本身是一维半导体的情况来说,其本身的电能与光性都各自具有较高的各向区别,这种特性可以为器件的研究设计带来很大的利用价值。
分子链中能够通过部分离域的不同轨道来完成光能吸收和电荷传输等过程,同时分子链中还存在共轭体系是有机光伏材料器件的激活材料所必须具有的功能。有机光伏材料还可以按照相应的机械性能与加工性能分为可溶材料、不溶材料、为荣材料以及液晶材料。其中一般包括小分子、低聚物分子、高聚物分子、液晶分子等。能够吸收可见光线的低聚物或者单体物质,称之为发色团,在此基础上,根据其本身的可溶性分为染料和颜料,一般可溶性较强或具备一定溶解性的被称为染料,没有溶解性或具备较弱溶解性的称为颜料。在通常情况下,激活层材料所具备的溶解性能决定着有机光伏材料电池的制作工艺。在制作过程中,对于可溶性较强的染料以及可溶聚合物应采用溶液旋转涂抹的方法或刮涂成膜等方法,对于不溶或难溶的颜料分子主要采用真空积沉法成膜,晶体颜料分子则应使用物理蒸发成膜的方式来对其进行加工,本文重点概述有机光伏材料中的高分子材料与低分子材料。当今主要用于有机光伏器件研究的材料有噻吩(PTH)衍生物、聚对苯(PPP)衍生物、聚苯乙炔(PPV)衍生物、聚苯胺(PANI)等一系列高分子材料,这些聚合物基本具有较大的共轭系统,可以利用相应的掺杂或者化学分子修饰来使材料的导电性能得到调节。
由于液晶分子具备很高的电子荷载迁移率同时具有较长的激子扩散长度,因而在近几年的有机光伏材料太阳能电池研究中得到重视,液晶分子材料会在一定的温度范围内介于固态与液态之间,在这种状态之下,其分子更加便于重新排列或自行组合,同时还能够充分发挥自身的机械性能,所以晶体分子对光伏电池的研究与应用方面发挥了更加有利的作用。
二、有机光伏电池的基本工作原理
有机光伏电池的基本工作原理相近于无机太阳能电池原理,其基本原理如下:
1、有机光伏器件在经过一定的光照后,会将具有能量的光子吸收到半导体层内,从而激发电子从价带到导带之间的移动,同时在价带区域留出空隙,这种空隙通常被称为“空穴”,这样的空穴中带有正电荷。
2、传统半导体内的被激发电子和通过上述过程所形成的空穴之间会出现自由的反电极方向运动,同时在导电聚合物体中所受入的射光子激发而形成的电子与空穴之间会产生相互束缚作用,从而形成激子。
3、通常情况下,这些电子与空穴的形成都是有光子的激发作用来完成的,如若在电场之内或在电场的界面位置上,这些电子与空穴所形成的组合将会产生分离活动,形成单独的电子与空穴,这也就是人们所说的带电荷载流子,它们的互相迁移运动就形成了光能电流,如图1所示。
然而有机材料的机子奋力活动与移动现象并不是全都有效的,因此,为了时光能更加有效地向电能转变,务必要具备以下几个具体条件:首先,在有机光伏材料太阳能电池中的激活区域内的采光条件必须要好,光能吸收量一定要大;其次,在对光子进行吸收后所产生的自由何在电流子必须要有足够的数目,从而使内部电场的存在表现得更加清晰;最后,在其中所产生的荷载电流子要尽可能的降低自身损耗量来向外部电路进行电能输送工作,从而使光能与电能的转换率有所提高。
然而在效果上并没有达到预定要求,事实上的光能向电能转换过程中依然有大量损耗现象的存在,是有机光伏材料太阳能电池的实际使用效率变得很低。在光能向电能转换的过程中会受到不同因素的影响,从而大量损耗,在光吸收的过程中,光能的折射与反射作用会使光能有大量的损耗,从而影响了光电转换效率,在激子产生的过程当中,激子复合也会导致能量流失,另外在光转换过程中的激子扩散、电荷分离、电荷传输、电荷收集等各个环节中也存在不同的能量流失,直接导致了有机光伏材料太阳能电池使用率降低。
三、有机光伏材料的未来发展趋势与研究方向
通过人们近几年对有机光伏材料进行研究与开发,并对其技术不断深入创新后,在有机光伏材料太阳能电池的研究方面取得了相当丰硕的成果,并获得了开路高电压的发电方法,短路电流的发生几率以及填充因子影响率也比传统的无机太阳能电池低很多,较低光电流的形成原因是由于光能吸收率不够所造成的,除此之外,光电流较低的形成原因还由于电流在产生的过程中电阻对其本身的影响所造成的额外损耗,然而填充因子的形成是由于地点和在传输过程中出现的高复合影响所造成的。因此,应重点研究一下几个关键点:
1、提高光能吸收率,并相应的改善光能吸收环境。在此过程中一般采取具有红外光能吸收的聚合材料以及共轭结晶染料,同时还要改善设备的受光条件,要保证设备安置在阳光充足的地点,使其光能接受率有所提高。
2、充分利用高有序的液晶材料和具备较高流动性能的聚合材料,从而使光电流产生条件得到改善,从而有利于降低光电能的损耗量。
3、加强器件设备的优化性能与稳定性能,器件性能的提高无非是降低电能损耗量的有效途径之一。
4、加强对有机光伏材料性能的了解,同时了解相关器件的使用性能,只有掌握了有机光伏材料的性能才会使该材料能够更好地发挥其应有的作用。
与此同时,高效有机光伏材料器件还应该具备光诱导的电荷产生与分离或产生的电荷及时传输到电极等因素,并需要在同一种材料中同时完成这两个不同的过程,决定邮局光伏器件效率的基本因素在于怎样才能有效的完成这一过程。
多功能的有机光伏材料在未来发展中应通过分子设计朝着电光特性的可调节性、加工简单并能支撑较大面积的薄膜可控制度的方向发展,同时还要求有机光伏材料能够与其他材料进行良好的融合,并保证材料成本与技术成本较低。
在器件方面应采取以下措施来进行期间优化阶段:首先,要加强金属电极的优化,使其达到“欧姆接触”,从而能够更有效的收集光能,其次,在对D/A对匹配进行优化的同时还要加强对共轭聚合物带隙的调整,以便于更好的接收光能,最后,还要注重优化相分离复合材料的网络微结构,以便于其载流子的产生效率与传送效率的提高,与此同时还需要求点和载流子在复合体中的不同分组吸收与移动达到最大数值,经过上述对器件方面的优化措施,使有机光伏材料的光电转换率得到有效提升。
四、结束语
由于有机光伏材料在近几年内的研究与应用得到快速发展,并取得了良好的成果,经有关数据统计,目前有机光伏材料的光电转换率已经达到了新高,这一成果主要归功于该领域中广大的研究人员的不懈努力,相信通过不懈的努力会使有机光伏材料在未来的清洁能源发展中发挥更好的作用。
参考文献
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关键词:加固;出现;应用;研究
中图分类号:TV42 文献标识码:A
1 土石坝的滑坡现象对加固效果的影响
土石坝具有一定的重力,在其他外力的作用下会出现一个想象或向外的一种移动趋势。对于这种现象的控制是对坝体、坝坡稳定性的保证,若是坝坡内部的岩土能够抵抗该种作用具有较高的抗剪力,避免坝坡由于失稳而出现滑坡。土石坝的实际工程中滑坡现象会因为坝坡失稳而发生。从本质上讲滑坡的主要因素就只有一个,便是失稳现象破坏了原有的平衡。
水库中的数量以及遇水都会对坝坡的抗滑力造成影响,除此之外,施工方法、速度以及地震等外界因素都会对坝基以及坝体的滑动力、抗滑力造成影响,筑坝土料的性质以及孔隙水压都会产生相关抗剪强度,因此观测滑坡以及土工试验都是十分必要的,通过检测确定滑坡产生的主要原因,并针对性的制定加固计划,保证加固工作的有效性以及质量。
土坝的坝基以及坝坡属于隐蔽工程,而坝体则是通过人工填筑建成。滑坡的加工标准有着相关的技术规范,其主要方法有:对岸坡以及坝基进行清理,清楚会造成滑坡隐患的滑坡体、风化岩石以及洞穴、泉眼和树根。并对滑坡体进行加固,稳住滑坡体之后在此基础上对滑坡裂缝进行处理,将坡体角度放缓,全面培厚,并对下游的坝坡进行反滤层的加装。
2 灌浆加固技术
劈裂式灌浆以及充填式灌浆是目前坝体灌浆中常用的两种灌浆方式,充填式灌浆主要利用浆液自重进行灌注,而劈裂式灌浆则是需要对浆液进行加压,从而使得坝体被劈裂,在灌浆处形成垂直且连续的帷幕,达到加固坝体的目的。从本质上讲两种方式都利用了压力,只是后者较之前者压力较大。
这两种方式在实际的应用中都取得了较为良好的效果,在我国的水利工程建设中充分发挥了其对坝体的加固作用。
3 密实加固
对于土石坝最常见的问题是填筑质量不达标,其次则是软基的处理不当,因此对于坝体病害的消除可以从提高坝体密度以及坝基密度着手。以上两方面是提高土石坝质量的技术关键点。
新建土石坝一定要对坝基以及坝体的密度进行严格的论证,通过精心设计选择最优方案进行加固,并保证加固施工质量。坝体的密度控制主要由填筑质量决定,包括碾压实验、填筑料的选择以及施工方法以及各项参数的控制等,为确保填筑质量,各项施工均应严格按照相关规范进行。
碾压法对于新建坝体密度的提高有着显著的效果,除此之外,重振压密也是施工中常采用的方式。而对于软基的加固方式使用较多有:排水沙井填筑、深层搅拌、振冲压密以及换填、化学灌浆等方式。
针对已建成的土石坝,由于坝基同坝体已连为一提,因此在对其进行加固时要选用同种方式进行处理。上述加固方式中使用最为广泛的为振冲加密法,该方式适用性较强。并且能够对砂性、粘土性软基以及砂石、土料坝体进行加固处理。因而,以此对于已建成的大坝,振冲法加固较为适用。但是若坝基为粘土性坝基时,加固方案选择深层搅拌法效果要更好。
4 合成料加固
新时代的科技发展迅速,化学分子技术的发展使得各种合成纤维材料层出不穷,自上世纪以来,聚乙烯纤维、聚肽胺纤维以及聚乙烯醉等人工合成纤维在各行各业中发挥了重要的作用,由于合成纤维性能上要高于其他人造纤维,因此越来越为人们认可,并且随着其不断被应用于土工建设中,更是展现出了其优良的工程性能。
作为崭新的土工建筑材料,土工合成材料历时甚短,但发展颇快。目前,已出现若干系列产品。其中主要产品及其主要应用功能为:①土工织物为应用于岩土和土木工程所有合成纤维或天然纤维制成的透水的织物,主要作用为排水、过滤、隔离、加筋、侵蚀控制和防护等;②土工格栅为受张力元件连接成规则网状结构,其开孔面积远大于张力元件,应用于加筋;③土工网为重叠肋所连结成规则致密的网状结构,应用于液体和气体的输送;④土工膜为相对不透水的聚合物薄片,在岩土和土木工程中作隔截液体和气体的输送;⑤土工席垫为单纤维粘合成三维透水的聚合物垫,用于侵蚀控制中保护土粒、底脚和微小织物;⑥土工格室为用织物、格栅或薄膜条交叉连结成蜂窝或蜘蛛网状的三维结构,应用于侵蚀控制和保土;⑦土工复合材料为用两种以上土工合成材料经人工组合的复合体,用于排水、截水及加筋等。
总之,土工膜具有十分突出的防渗性能,其在水利防渗工程中可应用于以下几个方面:①堤坝的防渗斜墙或垂直防渗心墙;②透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙;③混凝土坝、污工坝及碾压混凝土坝的防渗体;④渠道的衬砌防渗;⑤涵闸水平铺盖防渗;⑥隧道和堤坝内埋管的防渗;⑦施工围堰的防渗;许多工程实录都表明它的防渗效果良好、经济、施工方便,有推广使用价值。目前SL/T225-98和GB50290-98《土工合成材料应用技术规范》中所列入的土工膜在堤坝中的防渗使用规定,都表明土工膜防渗技术在我国堤坝中的应用已经日臻成熟,这将为这项新技术和新材料在堤坝中的推广应用提供良好的范例。
近年来,土工膜在应用于防渗方面最广泛的是垂直铺塑防渗。该技术已日趋成熟并广泛应用于水库大坝和江河、湖泊大堤的防渗加固工程。其基本原理是:首先用水冲、链斗或往复式锯槽机在需要防渗的土体中垂直开出槽孔,并以泥浆护壁,然后将与槽深相当的整卷土工膜下入槽内,倒转轴卷,使土工膜展开,相邻两幅之间用搭接的方式连接,最后进行膜两侧的填土,即形成防渗帷幕。
结语
作为小型水库的管理工作中的中心内容,坝体加固对水库除险工作有着重要的意义。通过对土石坝的结构以及出险因素分析,在今后的管理工作中应当加强后期加固工作,在提高技术的基础上,结合新型材料,保证土石坝防渗性能的提高。
参考文献
[1]王昌森.砂性土路基施工工艺探讨[J].山西建筑,2010(02).